package com.eddie.avl;

import lombok.Data;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * @author Eddie
 * @date 2022/08/15 09:09
 **/
public class AvlTreeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //左旋转测试用例
//        int[] arr = {4, 3, 6, 5, 7, 8};
        //右旋转测试用例
//        int[] arr = {10, 12, 8, 9, 7, 6};
        //双旋转测试用例
        int[] arr = {10, 11, 7, 6, 8, 9};
        //创建一个AVlTree对象
        AvlTree avlTree = new AvlTree();
        //添加节点
        /*
          说明：
          1、将arr放入stream流里
          2、stream流的mapToBoj方法用于将每一次遍历到的元素转换为对象
             该方法内部封装了函数，这里需要提供对应的方法来进行封装
             函数式编程使用lambda表达式进行方法引用，这里放入Node节点的构造器
             默认形参为arr遍历的每一项元素
          3、foreach是stream流的增强for，用来遍历arr数组
             遍历arr中的每一项元素，并且调用avlTree的Add方法把通过mapToObj转换的Node节点对象存入
             至此流程走完
         */
        Arrays.stream(arr).mapToObj(Node::new).forEach(avlTree::add);
        //遍历
        System.out.println("中序遍历");
        avlTree.infixOrder();
//        System.out.println("--------------------在没有做平衡处理前--------------------");
        System.out.println("--------------------平衡处理之后--------------------");
        System.out.println("左子树高度为：" + avlTree.getRoot().leftHeight());
        System.out.println("右子树高度为：" + avlTree.getRoot().rightHeight());
        System.out.println("--------------------根节点的数据--------------------");
        System.out.println(avlTree.getRoot());

    }
}

/**
 * 创建平衡二叉树（AVL）
 */
@Data
class AvlTree {
    private Node root;

    /**
     * 查找要删除的节点
     */
    public Node search(int value) {
        if (this.root == null) {
            return null;
        } else {
            return root.search(value);
        }
    }

    /**
     * 查找父节点
     */
    public Node searchParent(int value) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
        return root.searchParent(value);
    }

    /**
     * 1、返回以node为根节点的二叉排序树最小节点
     * 2、删除node为根节点的二叉排序树的最小节点
     *
     * @param node 传入的节点（作为二叉排序树的根节点）
     * @return 以node为根节点的二叉排序树最小节点
     */
    public int delRightTreeMin(Node node) {
        Node target = node;
        //循环查找左节点，直到left等于null，就表示找到了最小值
        while (target.left != null) {
            target = target.left;
        }
        //这是target就指向了最小节值
        delNode(target.value);
        return target.value;
    }

    /**
     * 删除节点
     */
    public void delNode(int value) {
        if (root == null) {
            return;
        } else {
            //1、先找到要删除的节点 targetNode
            Node targetNode = search(value);
            //如果没有找到要删除的节点，就不用删除了
            if (targetNode == null) {
                return;
            }
            //如果当前这颗二叉排序树只有一个节点
            if (root.left == null && root.right == null) {
                root = null;
                return;
            }
            //找到targetNode父节点
            Node parentNode = root.searchParent(value);
            //如果要删除的节点是叶子节点
            if (targetNode.left == null && targetNode.right == null) {
                //如果targetNode是父节点的左节点
                if (parentNode.left == targetNode) {
                    parentNode.left = null;
                } else if (parentNode.right == targetNode) {
                    parentNode.right = null;
                }
                //删除有两个子树的节点
            } else if (targetNode.left != null && targetNode.right != null) {
                //将目标节点的右子节点传入到该方法，目的是为了将右子节点的数删除，并将删除的最小节点值赋值给当前要删除的目标节点
                targetNode.value = delRightTreeMin(targetNode.right);
            } else { //删除只有一颗子树的节点
                //如果删除的节点有左子节点
                if (targetNode.left != null) {
                    if (parentNode != null) {
                        //如果targetNode是parent的左子节点
                        if (parentNode.left == targetNode) {
                            //设置当前节点的父节点的左子节点为当前节点的左子节点
                            parentNode.left = targetNode.left;
                            //如果targetNode是parent的右子节点
                        } else if (parentNode.right == targetNode) {
                            //设置当前节点的父节点的右子节点为当前节点的左子节点
                            parentNode.right = targetNode.left;
                        }
                    } else {
                        root = targetNode.left;
                    }

                    //删除的节点有右子节点
                } else {
                    if (parentNode != null) {
                        //如果targetNode是parent的左子节点
                        if (parentNode.left == targetNode) {
                            //设置当前节点的父节点的左子节点为当前节点的右子节点
                            parentNode.left = targetNode.right;
                            //如果targetNode是parent的右子节点
                        } else if (parentNode.right == targetNode) {
                            //设置当前节点的父节点的右子节点为当前节点的右子节点
                            parentNode.right = targetNode.right;
                        }
                    } else {
                        root = targetNode.right;
                    }
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 添加节点的方法
     */
    public void add(Node node) {
        //如果node根节点为空，那么将root直接指向加入的node节点
        if (root == null) {
            root = node;
        } else {
            root.add(node);
        }
    }

    /**
     * 中序遍历方法
     */
    public void infixOrder() {
        if (root != null) {
            root.infixOrder();
        } else {
            System.out.println("二叉排序树为空，不能遍历");
        }
    }
}

/**
 * 创建Node节点
 */
class Node {
    int value;
    Node left;
    Node right;

    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }

    /**
     * 返回左子树的高度
     */
    public int leftHeight() {
        if (left == null) {
            return 0;
        }
        //如果左子树不为空直接调用左数的height方法来获取它的高度
        return left.height();
    }

    /**
     * 返回右子树的高度
     */
    public int rightHeight() {
        if (right == null) {
            return 0;
        }
        //如果右子树不为空直接调用右数的height方法来获取它的高度
        return right.height();
    }

    /**
     * 返回当前节点的高度，以该节点为根节点的树的高度
     */
    public int height() {
        /*
        说明：
          1、max方法用于返回两数中较大的数，在数结构中就相当于返回这棵树的高度
          2、如果这个树的left==null就直接返回0+1，如果不为null则调用left的height方法来计算左子树的高度
          3、如果这个树的right==null就直接返回0+1，如果不为null则调用right的height方法来计算右子树的高度
          4、重点：这里的结尾加一是因为该方法最终会返回左右子树中最高的高度，但是没有计算根节点的高度，所以这里要+1把根节点自身算上
         */
        return Math.max(left == null ? 0 : left.height(), right == null ? 0 : right.height()) + 1;
    }

    /**
     * 左旋转的方法
     */
    private void leftRotate() {
        //创建新的节点，以当前根节点的值创建
        Node newNode = new Node(this.value);
        //把新的节点的左子树，设置为当前节点的左子树
        newNode.left = this.left;
        //把新的节点的右子树设置为当前节点的右子树的左子树
        newNode.right = this.right.left;
        //把当前节点的值替换为右子节点的值
        this.value = this.right.value;
        //把当前节点的右子树设置为右子树的右子树
        this.right = this.right.right;
        //把新节点设置为当前节点的左子树
        this.left = newNode;
    }

    /**
     * 右旋转
     */
    private void rightRotate() {
        //以当前节点的值作为新节点的值
        Node newNode = new Node(value);
        //新节点的右节点指向当前节点的右节点
        newNode.right = this.right;
        //新节点的左子节点，指向当前节点的左子节点的右子节点
        newNode.left = this.left.right;
        //当前节点的值设置为左子节点的值
        this.value = left.value;
        //当前节点的值设置为左子节点的左节点
        this.left = this.left.left;
        //当前节点的右子节点指向新节点
        this.right = newNode;
    }

    /**
     * 查找要删除的节点
     *
     * @param value 希望删除节点的值
     * @return 如果找到返回该节点，否则返回null
     */
    public Node search(int value) {
        //说明找到就是该节点
        if (value == this.value) {
            return this;
        } else if (value < this.value) {
            //如果查找的值小于当前节点，就应该像左子树递归查找
            if (this.left == null) {
                return null;
            }
            return this.left.search(value);
        } else { //如果查找的值不小于当前节点，向右子树递归查找
            if (this.right == null) {
                return null;
            }
            return this.right.search(value);
        }
    }

    /**
     * 查找要删除结点的父节点
     *
     * @param value 要找的节点的值
     * @return 要删除的节点的父节点
     */
    public Node searchParent(int value) {
        //判断当前节点的左或右子节点不等于空并且值为查找的值，那么就返回
        if ((this.left != null && this.left.value == value) || (this.right != null && this.right.value == value)) {
            return this;
        } else {
            //如果查找的值小于当前节点的值，就向左子树递归查找
            if (value < this.value && this.left != null) {
                return this.left.searchParent(value);
            } else if (value >= this.value && this.right != null) {
                //如果查找的值大于等于当前节点，就向右子树递归查找
                return this.right.searchParent(value);
            }
            //没有找到父节点
            return null;
        }
    }

    /**
     * 添加节点
     * 递归的形式添加节点
     */
    public void add(Node node) {
        if (node == null) {
            return;
        }
        //判断传入的节点的值和当前子树根节点的值关系
        if (node.value < this.value) {
            //如果当前节点的左子节点为空，直接把加入的node挂到左子节点
            if (this.left == null) {
                this.left = node;
            } else {
                //如果不为空就递归进行添加
                this.left.add(node);
            }
        } else { //如果添加节点的值大于等于当前节点的值
            if (this.right == null) {
                //如果右子节点为空就直接将添加的节点添加为右子节点
                this.right = node;
            } else {
                //否则向右递归添加
                this.right.add(node);
            }
        }

        //当添加完一个节点后，如果右子树的高度 - 左子树的高度 > 1，就调用左旋转
        if (rightHeight() - leftHeight() > 1) {
            //如果右子树的左子树高度大于右子树的右子树的高度
            if (right != null && right.leftHeight() > right.rightHeight()) {
                //满足该条件的话就先调用右子树的右旋转方法
                right.rightRotate();
            }
            //不论上面的逻辑满不满足都需要对当前节点进行左旋转
            leftRotate();
            //满足这个条件处理完毕后已经平衡了，不需要向下判断执行，否则可能出现问题
            return;
        }

        //当添加完节点后，如果出现左子树的高度 - 右子树的高度 > 1
        if (leftHeight() - rightHeight() > 1) {
            //如果左子树的右子树高度大于左子树的左子树的高度
            if (left != null && left.rightHeight() > left.leftHeight()) {
                //满足该条件的话就先调用左子树的左旋转方法
                left.leftRotate();
            }
            //不论上面的逻辑满不满足都需要队当前节点进行右旋转
            rightRotate();
        }
    }

    /**
     * 中序遍历二叉排序树
     */
    public void infixOrder() {
        if (this.left != null) {
            this.left.infixOrder();
        }
        System.out.println(this);
        if (this.right != null) {
            this.right.infixOrder();
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }
}